模糊PID控制技术在雷达伺服系统中的应用研究

摘要

论文研究工作是以某测量雷达伺服系统而展开的，作者多次参与了该雷达伺服系统改造和故障检修，多次参与并出色完成了有关火箭、卫星和飞船等科研试验海上测量任务。为了进一步解决雷达伺服系统目前存在控制对象参数发生变化而引起系统性能下降的问题，本文在分析了雷达伺服系统结构和原理以及校正控制机理的基础上，成功地将参数自整定模糊PID控制技术应用到伺服系统单脉冲跟踪位置回路中，取得了较为满意的控制效果。 论文首先对雷达伺服系统的速度回路、稳定回路和位置回路三大回路的控制原理、控制特点、系统结构以及各回路的校正机理作了较好的分析，并导出了雷达伺服系统单脉冲跟踪位置回路的数学模型。 在分析了PID校正控制系统结构、控制原理、PID各参数对系统性能的影响以及PID校正控制存在的不足的基础上，提出了参数自整定模糊PID控制技术。剖析了基于参数自整定模糊PID控制系统的特征、系统的结构、系统的控制原理，并提出了具体的参数自整定的原则。给出了参数自整定模糊PID控制器的设计方案，对模糊变量的选取做了比较详细的规定，确定了隶属函数，根据专家和操作者经验建立了模糊参数调整规则表，生成了模糊控制规则，然后采用合成推理方法进行模糊推理，最后用重心法进行解模糊判决。 采用Simulink软件对所建立的参数自整定的模糊PID控制器在伺服系统单脉冲跟踪位置回路中的应用进行了仿真，对仿真结果作了详细的分析，并与原系统和PID控制系统就阶跃响应、斜坡响应以及控制对象参数发生变化时系统的性能进行了对比。分析结果表明，参数自整定的模糊PID控制器具有很好的暂态响应性能和稳态性能，对阶跃输入和斜坡输入都具有较好的响应特性，对系统参数的变化具有较强的适应性和鲁棒性。将参数自整定模糊控制器应用到雷达伺服系统单脉冲跟踪位置回路的控制中，对于提高系统的跟踪速度和跟踪精度，实现对不同运动速度目标的测量，具有很好的现实意义。